Параметрическая модель синхронного реактивного двигателя с TLA-ротором и демпферной обмоткой в установившихся и переходных режимах
В.Н. Караулов, Е.А. Курлаков
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 3, сс. 66—72
Скачать PDF
Состояние вопроса. Конструкция синхронного реактивного двигателя с TLA-ротором и демпферной обмоткой отличается от классической: нет явно выраженных полюсов; сердечник ротора имеет внутренние пазы, залитые алюминием; конфигурация пазов сложна и разнообразна; сердечник имеет сильно насыщенные участки. В настоящее время расчеты режимов работы синхронного реактивного двигателя выполняют с помощью полевых моделей двигателя. Актуально показать, что классическая параметрическая модель синхронной машины позволяет достоверно рассчитывать режимы работы синхронного реактивного двигателя. Для этого необходимо разработать метод определения параметров модели синхронного реактивного двигателя.
Материалы и методы. Исследование проведено с использованием классической параметрической модели синхронного реактивного двигателя, основанной на теории двух реакций, на основании результатов полевого расчета статического и пульсирующего продольного и поперечного магнитного поля. Для расчета установившихся и переходных режимов работы синхронного реактивного двигателя использованы уравнения Парка-Горева.
Результаты. Представлены метод расчета параметров модели синхронного реактивного двигателя, полевые модели и формулы, используемые для расчета параметров синхронного реактивного двигателя. С использованием уравнений Парка-Горева произведены расчеты электромеханических процессов в синхронном реактивном двигателе: прямого пуска двигателя при симметричном питании; работы синхронного реактивного двигателя при несимметричном питании. Результаты расчетов сопоставлены с результатами полевого моделирования синхронного реактивного двигателя в среде Ansys Maxwell.
Выводы. Классическая параметрическая модель синхронной машины, основанная на теории двух реакций, позволяет быстро и качественно анализировать установившиеся и переходные режимы работы синхронного реактивного двигателя при различных условиях питания и механической нагрузке.
1. Шульга Р.Н. Синхронный реактивный двигатель в современном электроприводе // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2023. – № 1. – С. 44–55. – EDN JMGRWE.
2. Тихомиров О.И. Синхронные реактивные электродвигатели для создания энергоэффективных решений класса IE5 // Автоматизация в промышленности. – 2022. – № 1. – С. 42–44. DOI: 10.25728/avtprom.2022.01.09. – EDN UNYBKL.
3. Jeong C. Performance Analysis of Dual Three-Phase Synchronous Reluctance Motor According to Winding Configuration // Proceedings of the IEEE. Science Journal IEEE transactions on magnetics. – 2024.
4. Fiorito A. Rotor Optimization of a Synchronous Reluctance Machine for Railway Applications Conference // 2024 International. Conference on Electrical Machines (ICEM) MM Science Journal. – 2024. DOI:10.1109/ICEM60801.2024.10700068
5. Митрофанов И.И. Оптимальное по точности управление угловой скоростью синхронного реактивного двигателя // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2012. – № 11-1. – С. 186–190. – EDN PYURRB.
6. Птах Г.К. Сравнительная оценка электрических двигателей переменного тока асинхронного и синхронного типов с целью применения их в гребных электроустановках ледоколов большой мощности // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2019. – Т. 62, № 5. – С. 24–30. DOI: 10.17213/0136-3360-2019-5-24-30. – EDN ISPZZZ.
7. Zakharov A.V., Malafeev S.I., Dudulin A.L. Synchronous reluctance motor: Design and experimental research // 2018 X International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS). – Novocherkassk, 2018. – Р. 1–4. DOI: 10.1109/ICEPDS.2018.8571500.
8. Synchronous Reluctance Machines: A Comprehensive Review and Technology Comparison / M. Murataliyev, M. Degano, M. Di Nardo, et al. // Proceedings of the IEEE. – 2022. – Vol. 110, No. 3. – P. 382–399. DOI: 10.1109/JPROC.2022.3145662.
9. Сравнение энергопотребления асинхронного и синхронного реактивного двигателей в насосном приложении / А.С. Парамонов, В.М. Казакбаев, С.Х. Ошурбеков, В.А. Прахт // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика: материалы Междунар. науч.-практ. конф. студ., асп. и молодых ученых, посвященной памяти проф. Данилова Н.И. (1945–2015) (Даниловские чтения), Екатеринбург, 09–13 декабря 2019 г. – Екатеринбург, 2019.
10. Nonlinear magnetic field vector control with time-varying parameters for high-power electrically excited synchronous motor / Y. Han, X. Wu, G. He, et al. // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2020. – P. 11053–11063.
11. Choi J. -s., Ko J. -s., Chung D. -h. Efficiency Optimization Control of SynRM Drive // SICE-ICASE International Joint Conference. – Busan, Korea (South), 2006. – P. 690–695. DOI: 10.1109/SICE.2006.315625.
12. Казакбаев В.М., Прахт В.А., Дмитриевский В.А. Расчет рабочих характеристик синхронного реактивного двигателя в приводе насоса // Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий (АПЭЭТ-2014): материалы III Междунар. конф., Екатеринбург, 17–20 марта 2014 г. – Екатеринбург: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2014. – С. 238–243. – EDN VULCJB.
13. Самосейко В.Ф., Шарашкин С.В., Гельвер Ф.А. Идентификация параметров реактивного электродвигателя с анизотропной магнитной проводимостью ротора // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. – 2017. – Т. 9, № 3. – С. 637–644. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-3-637-644. – EDN YTXYGX.
14. Delpoux R., Kader Z., Huguet T. Observer-Based Flux Controller for Synchronous Reluctance Motor Including Magnetic Saturation // Science Journal IEEE transactions on magnetics. – 2024.
15. Synchronous Reluctance Motor: Design, Optimization and Validation / M. Tursini, M. Villani, G. Fabri, et al. // 2018 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM). – 2018. – P. 1297–1302. DOI: 10.1109/SPEEDAM.2018.8445304.
16. Barta J., Ondrusek C. Rotor design and optimization of synchronous reluctance machine // MM Science Journal. – 2015. – P. 555–559. DOI: 10.17973/MMSJ.2015_03_201504.
17. Zhu J. Shape Design Optimization and Comparative Analysis of a Novel Synchronous Reluctance Machine // IEEE Transactions on Magnetics. Science Journal IEEE transactions on electronics. – 2024.
18. Суворкова Е.Е., Дементьев Ю.Н., Бурулько Л.К. Расчет магнитных полей и индуктивных параметров синхронных реактивных двигателей // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 6. – С. 112–116.
19. Караулов В.Н., Доржинкевич А.Ф. Параметрическая модель синхронного реактивного двигателя с TLA-ротором в установившихся и переходных режимах // Вестник ИГЭУ. – 2023. – Вып. 4. – С. 46–53.